Teknologi Pertanian Hidrogel – Panduan Pemula

Teknologi Pertanian Hidrogel:

Hari ini, mari kita bahas Teknologi Pertanian Hidrogel atau Hidrogel Dalam Pertanian .

Apa itu Hidrogel?

Hidrogel juga dikenal sebagai Polimer Penyerap Super, GETAH, polimer penyerap, gel penyerap, hujan deras super, slurper super, gel air adalah jenis baru dari bahan polimer penyerap air sintetis makro molekul. Hidrogel adalah polimer ikatan silang dengan hidrofilik, mereka memiliki kemampuan untuk menyerap air dalam jumlah besar tanpa larut dalam air. Kapasitas penyerapan air tanah timbul dari gugus fungsi hidrofilik yang melekat pada tulang punggung polimer sedangkan ketahanannya terhadap disolusi timbul dari ikatan silang antar rantai jaringan.

Bagaimana Hidrogel Bekerja?

• Gugus hidrofilik (yaitu akrilamida, asam akrilik, akrilik, asam karboksilat, dll.) dari rantai polimer bertanggung jawab atas mekanisme penyerapan air Hidrogel.
• Ketika polimer dimasukkan ke dalam air, air masuk ke dalam sistem Hidrogel dengan osmosis (pergerakan air melalui dalam pelarut) dan atom hidrogen bereaksi dan keluar sebagai ion positif.
• Proses ini meninggalkan ion negatif di sepanjang rantai polimer. Kemudian Hidrogel akan memiliki beberapa muatan negatif sepanjang panjangnya, muatan negatif ini saling tolak-menolak, dan memaksa rantai polimer untuk melepas dan membuka. Mereka juga menarik molekul air dan mengikatnya dengan ikatan hidrogen.
• Hidrogel dapat menyerap air lebih dari 400 kali beratnya dalam proses ini.
• Dan ketika sekelilingnya mulai mengering, Hydrogel secara bertahap mengeluarkan hingga 95% dari air yang tersimpan.
• Saat terkena air lagi, itu akan mulai rehydrate dan mengulangi proses menyimpan air. Hydrogel ini bekerja selama 2-5 tahun, dan itu adalah Hidrogel biodegradable yang terurai di dalam tanah.

Hidrogel untuk Pertanian:

SAP adalah bahan higroskopis seperti gula putih yang membengkak dalam air untuk membentuk gel bening yang terbuat dari partikel individu yang terpisah dan yang dapat mempertahankan kelembapan bahkan di bawah tekanan tanpa risiko kebakaran atau pecah/ledakan.

Polimer Penyerap Super yang digunakan dalam pertanian terbuat dari asam akrilik dan zat pengikat silang seperti kalium dengan polimerisasi larutan atau suspensi. Polimer yang dihasilkan disebut poliakrilat.

Kapasitas pembengkakan dan modulus gel sangat bergantung pada jumlah dan jenis cross-linker yang digunakan. Polimer poliakrilat tidak beracun, non-iritasi dan non-korosif di alam dan diuji untuk menjadi biodegradable dengan tingkat degradasi 10%-15% per tahun. Polimer ini menunjukkan potensi penyerap air yang tinggi dan dapat dengan bebas melepaskan 95% air yang sama di bawah tekanan hisap oleh akar tanaman.

Baca:Pertanyaan yang Sering Diajukan Tentang Irigasi.

Hidrogel untuk Pertanian:

Hidrogel banyak digunakan dalam pertanian untuk meningkatkan mekanisasi pertanian dan menanam tanaman, untuk meningkatkan budidaya tanaman di bawah kondisi cuaca buruk, dan untuk mempengaruhi kondisi yang lebih menguntungkan bagi perkembangan tanaman. Mereka digunakan di perkebunan pertanian dalam jumlah yang terus meningkat untuk mendapatkan hasil panen yang lebih tinggi dan untuk meningkatkan kualitas tanaman dalam waktu yang lebih singkat dan menggunakan lebih sedikit ruang dengan biaya lebih rendah. Polimer digunakan dalam aplikasi pertanian seperti kondisioner tanah, penanaman dan transplantasi gel, lapisan benih untuk perkecambahan terkontrol, aerator tanah, dan dalam sterilisasi tanah.

Polimer dapat bermanfaat bagi tanaman dalam berbagai tahap perkembangan:perkecambahan, pertumbuhan, evapotranspirasi, berbunga, dan pembentukan buah. Penerapannya yang sukses di perkebunan pertanian mencakup jarak tanam yang lebih rasional dan penghematan yang lebih baik, terutama mengenai wadah tanaman, film untuk sterilisasi tanah, dan sebagai penutup dan terpal untuk struktur pelindung.

Aplikasi dan Manfaat Hidrogel di Lahan Pertanian:

Ada tiga kondisi tanah yang paling umum yang memperlambat pertumbuhan tanaman dan hasil panen adalah kemampuan retensi air yang rendah, kehilangan air yang tinggi dan pencucian kelembaban tanah. Tidak hanya kondisi tersebut, ada banyak faktor seperti kondisi kekeringan mendadak, degradasi &salinasi, penggunaan pupuk dan pestisida sintetis secara berlebihan dan praktik irigasi yang tidak tepat akan mempengaruhi tanah dan tanaman, sering mengakibatkan kerusakan biota tanah. Teknologi hidrogel di bidang pertanian dapat meningkatkan kualitas tanah, melestarikan air dan menahan stres kekeringan, dan itu dapat meningkatkan perkecambahan benih dan pengembangan bibit mengarah pada hasil panen yang lebih baik. Dengan memperhatikan aspek lingkungan, Teknik hidrogel adalah  non-polusi dan biodegradable, ini membantu dalam mengurangi frekuensi irigasi &konsumsi air dan menciptakan proses siklus sederhana untuk menyediakan air langsung ke akar dan mencegah pemadatan tanah.

• Di bidang pertanian, Hidrogel bertindak sebagai reservoir air mikro di akar tanaman. Mereka menyerap air alami dan air yang dipasok 400-500 kali beratnya sendiri dan melepaskannya perlahan karena mekanisme hisap kapiler akar yang mencegah hilangnya air di tanah melalui pencucian dan penguapan.
• Hidrogel dapat menciptakan proses siklus penyerapan dan pelepasan air yang konsisten; air yang dilepaskan melalui teknik Hidrogel dapat memberikan kelembapan optimal untuk perkecambahan dan pematangan bibit yang cepat. Dengan demikian mengurangi kematian bibit beberapa kali lipat di pembibitan.
• Di daerah dingin, kematian selama perkecambahan dan pematangan bibit biasa terjadi karena embun beku di dalam &di sekitar jaringan akar tanaman. Menggunakan Hidrogel di wilayah ini, kelembaban yang diserap dalam Hidrogel tidak membeku dan memudahkan akses ke tanaman. Teknik ini juga mengatur suhu pertumbuhan bibit, mencegah kematian dengan pembekuan.
• Hidrogel akan mengurangi frekuensi irigasi, yang membantu untuk menghemat air dan biaya tenaga kerja, dan membantu menghadapi kondisi kekeringan. Mereka bertindak sebagai kondisioner tanah, mencegah pencucian di tanah berpasir, limpasan di daerah pegunungan dan lereng, meningkatkan efisiensi virescence pada tanaman dan juga mengembalikan biota tanah.
• Hidrogel dapat mengurangi penggunaan pupuk dan pestisida yang berlebihan dalam pertanian. Bahan kimia yang diserap bersama dengan air secara perlahan dilepaskan saat dibutuhkan, dengan memperpanjang umur operasional dan kemanjuran penyerapan oleh sistem root.
• Hidrogel bertindak sebagai flokulan bahan tanah. Mereka membantu dalam mengikat erat tanah yang gembur dan membentuk lempung yang dapat membantu penguncian akar yang lebih baik. Dan mekanisme pelepasan-penyerapan berulang mencegah pemadatan mineral tanah yang berlebihan dan meningkatkan aerasi di dalam tanah dan mengembangkan edaphon tanah.
• Hidrogel banyak digunakan di bidang pertanian, kehutanan, penanaman industri, berkebun kota, manajemen kekeringan, konservasi air, mereka membantu mengurangi erosi tanah oleh limpasan permukaan, mencegah limpasan pupuk dan pestisida ke air tanah, dan mengurangi biaya air dan irigasi serta tingkat keberhasilan pertumbuhan dan hasil panen yang tinggi.

Baca:Bertani Drone.

Karakteristik Utama Hidrogel dalam Pertanian:

• Hidrogel kurang terpengaruh oleh keberadaan garam di tanah.
• Mereka memperbaiki sifat fisik tanah dan mengembalikan biota.
• Mereka mempromosikan tingkat perkecambahan benih dan tingkat kemunculan bibit
• Mereka dapat meningkatkan pertumbuhan akar dan kepadatan tanaman.
• Mereka membebaskan tanaman dari stres kelembaban dan membuatnya tahan terhadap stres kelembaban yang berkepanjangan.
• Mereka mengurangi periode pendirian pembibitan.
• Mereka mengurangi frekuensi irigasi dan kebutuhan pemupukan tanaman dengan peningkatan efisiensi penggunaan input.

Jenis Hidrogel:

Hidrogel juga dikenal sebagai polimer penyerap air jaringan tiga dimensi yang terhubung silang. Ada tiga jenis Hidrogel untuk penggunaan pertanian:

• Kopolimer cangkok pati
• Polyacrylates terkait silang
• Poliakrilamida ikatan silang &kopolimer akrilamida-akrilat

Potassium Polyacrylate adalah elemen utama yang digunakan dalam teknologi Hydrogel dan dipasarkan sebagai Hydrogel untuk pertanian. Ini terutama digunakan karena kemampuannya untuk retensi air yang lebih lama dan efisiensi tinggi di tanah tanpa masalah toksisitas sama sekali.

Hidrogel dibuat dengan mempolimerisasi asam akrilik dengan cross linker. Polimer ikatan silang dapat menahan air 400 kali hingga 500 kali lipat dari beratnya sendiri dan melepaskan 95% air tersebut ke tanaman yang sedang tumbuh.

Penggunaan Hidrogel membantu meningkatkan efisiensi penggunaan air dengan mencegah pencucian dan meningkatkan frekuensi irigasi. Di daerah semi kering, selama musim panas, kurangnya kelembaban tanah dapat menyebabkan stres tanaman. Kelembaban yang dikeluarkan oleh Hydrogel dekat dengan daerah akar akan mengurangi stres dan meningkatkan pertumbuhan dan kinerja tanaman. Hidrogel dapat mengurangi penggunaan pencucian pupuk dan mengurangi penggunaan pestisida.

Metode aplikasi hidrogel:

Ada dua metode untuk menerapkan Hidrogel, sebagai kondisioner tanah untuk menstabilkan permukaan tanah untuk menghambat pembentukan kerak dan meningkatkan kapasitas menahan air atau untuk memperbaiki struktur yang buruk pada kedalaman yang lebih besar dengan agregasi dan untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman.

1. Metode kering untuk lapisan tanah: Polimer kering seperti PAAm atau PVA diaplikasikan pada lapisan tanah dengan mencampurkan dengan tanah berpasir hingga kedalaman sekitar 15–25 cm dan kemudian dilakukan pembasahan untuk pengembangan sebelum penanaman. Setelah polimer membengkak, struktur tanah diperbaiki dan penetrasi air dan kapasitas retensi meningkat, mengurangi limpasan air dan erosi. Metode ini diterapkan untuk tujuan jangka panjang karena polimer harus menyerap air sebelum menjadi bermanfaat, tidak disarankan untuk segera disemai.
2. Metode basah ke tanah lapisan atas :Larutan polimer disemprotkan ke tanah lapisan atas yang awalnya dibasahi, diikuti dengan pengeringan untuk membuat agregat yang tahan air yang tahan terhadap erosi. Metode ini sangat cocok untuk disemai segera setelah itu dan juga dapat diadopsi untuk mengurangi konsumsi air dalam sistem irigasi di mana kehilangan air terjadi karena kemampuan tanah yang buruk untuk mempertahankan kelembaban. Metode polimer basah ini juga dapat mengurangi erosi tanah dengan diterapkan pada lapisan tanah atas atau ke jalan masuk irigasi. Surfaktan memiliki efek positif pada stabilitas agregat, konduktivitas hidrolik dan distribusi kondisioner.

Baca:Budidaya Selada Air.

Aplikasi dan Kegunaan Hidrogel untuk Tanah:

Penerapan kondisioner tanah polimer sebagai aditif pada tanah untuk memperbaiki kondisi agregatnya dapat diperluas ke area lain:untuk mengurangi erosi tanah dan untuk mencegah pembentukan kerak dan stabilisasi umum.

• Hidrogel untuk fiksasi Tanah :Perlakuan terhadap tanah berstruktur buruk adalah untuk meningkatkan stabilisasi dan pemadatan tanah dengan memvariasikan fitur fisik dan kimia tanah untuk konstruksi dan aplikasi struktural lainnya di mana pergerakan tanah harus dikurangi atau dihilangkan. Proses ini umumnya membutuhkan penggunaan lebih dari satu aditif. Hidrogel dapat digunakan untuk mengikat partikel tanah menjadi agregat dengan memasukkan zat pengikat silang ke dalam tanah. Mereka dapat dimasukkan untuk meningkatkan retensi air di tanah dan menyediakan media pertumbuhan yang lebih baik. Teknik ini dirancang untuk memungkinkan budidaya tanaman tanpa irigasi di daerah di mana curah hujan alami tidak memadai karena kehilangan drainase dan penguapan atau musim kemarau yang panjang. Hidrogel dapat memungkinkan pasokan air yang ada untuk digunakan lebih efisien.
• Hidrogel untuk pengkondisian tanah :Hidrogel membantu meningkatkan kadar air tersedia tanah, untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman, dan mengurangi kebutuhan irigasi karena pengurangan kehilangan air dan penguapan, dengan demikian, memungkinkan interval antara irigasi ditingkatkan. Peningkatan retensi air dalam tanah akan melindungi tanaman terhadap stres hydric. Ini sangat cocok di daerah kering di mana pertanian adalah marjinal karena curah hujan yang jarang. Polimer dapat dimasukkan ke dalam tanah untuk memperbaiki struktur tanah dan retensi air dengan mengurangi pencucian dan meningkatkan pasokan air ke akar.
• Hidrogel untuk pengendalian erosi tanah :  Erosi dan limpasan tanah adalah masalah degradasi lahan yang serius di daerah kering dan semi kering yang disebabkan oleh hujan atau angin. Ini adalah masalah lingkungan yang signifikan untuk lahan pertanian yang mengakibatkan kehancuran dan akhirnya ditinggalkannya tanah dan hilangnya peradaban itu sendiri. Sedimen di limpasan dari tempat pembuangan sampah pertanian di waduk dan sungai membahayakan kehidupan air dan mengurangi produktivitas tanah. Hidrogel dapat diterapkan untuk mengagregasi tanah dengan perawatan permukaan dan karenanya untuk memberikan stabilisasi permukaan selama fase awal pertumbuhan tanaman. Dengan demikian, Hidrogel bertindak untuk mengurangi erosi dari air dan angin dengan menstabilkan lapisan permukaan, mengurangi limpasan dan kehilangan tanah, menurunkan laju peresapan air ke dalam tanah, dan mempromosikan sifat hidrofilik dari permukaan tanah yang mempercepat perkecambahan.
• Hidrogel untuk kontrol Rembesan :Kontrol rembesan dapat dicapai dengan Hidrogel polimer tertentu yang membentuk lapisan atau membran kedap air di dalam tanah dan dapat digunakan secara efisien untuk mengontrol pergerakan air dan melarutkan garam melalui interaksinya dengan situs bermuatan di permukaan partikel tanah. Dengan demikian, Hidrogel digunakan untuk pengendalian rembesan dengan pembentukan membran di dalam tanah yang membatasi pergerakan air sehingga melindungi tanaman dari kerusakan garam. Teknik ini dapat digunakan untuk menghemat air irigasi, untuk mengendalikan kerusakan garam pada tanaman yang disebabkan oleh irigasi di tanah kering dan akhirnya untuk mencegah rembesan air tersebut ke sungai dan waduk.

Kekurangan Hidrogel dalam Pertanian:

Polimer penyerap air atau Hidrogel ini telah ada selama beberapa dekade dan tidak berguna dalam pertanian tanaman seperti yang terlihat.

• Jumlah air yang diserap Hidrogel sangat berkurang jika ada ion di dalam air. Data penyerapan air Hidrogel biasanya dalam air suling. Di dunia nyata, tanah mengandung ion dari pupuk dan air irigasi, yang secara substansial mengurangi penyerapan air oleh Hidrogel.
• Sebagian besar tanah dapat menampung air dalam jumlah yang wajar untuk pertumbuhan tanaman. Jika curah hujan tidak mencukupi, air tanah habis. Hidrogel tidak akan menyelesaikan masalah itu.
• Hidrogel sangat mahal, yang membatasi penggunaannya untuk tanaman bernilai tinggi seperti tanaman hias pot, pohon lanskap dan untuk penggunaan taman rumah. Satu studi menemukan bahwa menambahkan lumut gambut dengan biaya yang sama dengan tingkat Hidrogel yang direkomendasikan meningkatkan kapasitas menahan air tanah pot dengan jumlah yang sama dengan Hidrogel.

Mungkin penggunaan komersial Hidrogel yang paling umum dalam pertanian tanaman adalah sebagai bubur untuk melapisi transplantasi yang berakar telanjang. Ini seharusnya mencegah akar mengering.

Baca:Budidaya Ikan Nila.